Plasma‐Engineered Sub‐10 nm Surface Fluorination Enables Ultraselective Hollow Fiber Membranes

渗透 膜 材料科学 选择性 聚二甲基硅氧烷 化学工程 氟 纳米技术 高分子化学 化学 有机化学 生物化学 工程类 催化作用 冶金
作者
Can Wang,Xiaobo Chen,Xing Liu,Zhenyuan Li,Ruixia Liu,Shuangjiang Luo,Lan Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202512119
摘要

Abstract While polymeric hollow fiber membranes (HFMs) offer scalable solutions for gas separations, their performance is fundamentally limited by the permeance‐selectivity tradeoff and imprecise microporosity regulation. Herein, we propose a surface fluorination strategy using carbon tetrafluoride (CF 4 ) plasma to engineer a sub‐10 nm fluorinated and crosslinked layer on polydimethylsiloxane (PDMS)‐coated Matrimid ® HFMs. Through precise modulation of plasma parameters, we achieved controlled substitution of PDMS methyl groups/methyl hydrogen atoms with fluorine species (up to 27.7 mol% F content), 5.3‐fold enhanced chain rigidity via fluorine‐induced interchain interactions and steric hindrance, as well as narrowed pore size distribution with preferential ultra‐micropore filling. The optimized HFM‐50W‐65Pa‐500s membrane exhibits record‐breaking He/N 2 and He/CH 4 selectivities of 1202 ± 13 and 1790 ± 12 with 170 ± 2 GPU He permeance, surpassing perfluoropolymer upper bounds and outperforming previously reported polymeric HFMs. Remarkably, it demonstrates molecular discrimination precision (α(He/CO 2 ) = 56 ± 2.2, α(He/H 2 ) = 4.1 ± 0.2) for pure‐gas and attractive ternary He/(CO 2 +CH 4 ) selectivity of 1005 ± 20 under 40‐bar mixed‐gas conditions while maintaining 720‐h operational stability. This plasma‐engineered fluorination paradigm combines nanoscale precision with industrial scalability, opening new avenues for advanced membrane design.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
wanci的应助被neuro1993采纳,获得10
刚刚
FashionBoy的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
今后的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
852的应助被科研通管家采纳,获得50
刚刚
xibei完成签到,获得积分10
刚刚
鸥羡完成签到,获得积分10
刚刚
香蕉觅云的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
在水一方的应助被科研通管家采纳,获得30
1秒前
CipherSage的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
秋风的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
酷波er的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
DW的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
香蕉觅云的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
科目三的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
我是老大的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
完美世界的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
李爱国的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
Juvenilesy的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
Jenna的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
汝桢完成签到 ,获得积分10
3秒前
zzz123完成签到 ,获得积分10
3秒前
研友_8DWRjZ完成签到,获得积分10
6秒前
聪明的听筠完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
善良的短靴完成签到,获得积分10
7秒前
Akim的应助被朴实的语兰采纳,获得10
8秒前
8秒前
无妨发布了新的文献求助10
9秒前
peng_aihua发布了新的文献求助10
11秒前
南北完成签到,获得积分10
11秒前
青青草原青草蛋糕完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
Jingting发布了新的文献求助10
14秒前
Literature发布了新的文献求助200
16秒前
16秒前
隐形曼青的应助被CHEM_XIE采纳,获得30
17秒前
圥忈完成签到,获得积分10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Composite Materials Handbook Volume 1 - Revision H 1500
Composite Materials Handbook Volume 3 - Revision H 1500
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7807371
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9340096
关于积分的说明 20499861
捐赠科研通 7399682
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3328366
关于科研通互助平台的介绍 2475223
邀请新用户注册赠送积分活动 2346715